基于Matlab的模拟通信系统——调相实现

理学与信息科学学院

通 信 原 理 课 程 报 告

设 计 题 目 调相实现

学生专业班级 电子信息工程

学生姓名（学号）

指 导 教 师

完 成 时 间 2009年6月12日

实 习（设计）地点 信息楼112

2011年6月12日

基于Matlab的模拟通信系统——调相实现

一、课程设计目的

本次课程设计是对通信原理课程理论教学和实验教学的综合和总结。通过这次课程设计，使同学认识和理解通信系统，掌握信号是怎样经过发端处理、被送入信道、然后在接收端还原。

要求学生掌握通信原理的基本知识，运用所学的通信仿真的方法实现某种传输系统。能够根据设计任务的具体要求，掌握软件设计、调试的具体方法、步骤和技巧。对一个实际课题的软件设计有基本了解，拓展知识面，激发在此领域中继续学习和研究的兴趣，为学习后续课程做准备。 二、课程设计内容

这个课程设计，我主要完成了以下工作： 1、在信号源产生了一个初始的阶跃信号。 2、将阶跃信号加载到余弦载波上

3、进行FFT（快速傅立叶变换），从频域的角度来研究调制波。 4、模拟自然界的噪声，给调制信号加上白噪声。

5、由于白噪声属于高频信号，所以在接收端通过低通滤波器滤除噪声，并还原出初始信号。 三、设计原理

1、初始信号和载波信号通过调幅形成已调波在空间传输。 2、通过 Matlab中的白噪声函数在信号中引入白噪声。 3、信号从时域转换到频域的公式（傅里叶变换和逆变换）

4、解调：正弦波幅度解调

标准调幅信号的解调可以不用拍频振荡器。调幅信号中的载波实际上起了拍频振荡波的作用，利用非线性元件实现频率变换，经低通滤波即得到与调幅信号包络成对应关系的输出。这种方法属于非相干解调。

单边带信号的解调需要一个频率和相位与被抑制载波完全一致的正弦振荡波。使这个由接收机复原的载波和单边带信号相乘，即可实现解调。这种方式称为同步检波，也称为相干解调。 四、实现方法 1、发生模块 （1）产生阶跃信号 代码：

clear all; t0=0.15; ts=0.0001; fc=250;

a=0.85;%调制指数 snr=20;%SNR in db %m(t)

t=0:ts:2*t0/3;

t1=t0/3;%在t1处跳变 m1=stepfun(t,t1); m=-3*m1+1;

%m=[ones(1,t0/(3*ts)),-2*ones(1,t0/(3*ts)),zeros(1,t0/(3*ts)+1)];\\ figure(1); subplot(311);

plot(t,m(1:length(t))) title('m(t)信号波形'); axis([0 2/3*t0 -2.5 1.5])

（2）产生载波信号 代码：

%c(t)

c=cos(2*pi*fc.*t); figure(1); subplot(312);

plot(t,c(1:length(t))) title('c(t)载波')

axis([0 2/3*t0 -1.5 1.5])

（3）将阶跃信号与载波信号相乘，得到调制信号。 代码：

%u(t)

u=(2+a*m).*c; figure(1); subplot(313);

plot(t,u(1:length(t))) title('u(t)调制波')

axis([0 2/3*t0 -3.5 3.5])

（4）将初始信号从时域转换为频域，从频域来对初始信号进行分析 代码：

%m(f) mf=fft(m); figure(2); subplot(211); plot(t,mf);

title('m(f)信号频谱'); axis([0 0.01 -2.5 5])

（5）将载波从时域转换为频域，从频域来对载波信号进行分析 代码：

%u(f) uf=fft(u); figure(2); subplot(212) plot(t,uf)

title('u(f)调制频谱'); %signal_power dt=0.01;

signal_power=sum(u.*u)*dt/(length(t)*dt)

2、传输模块

模拟在传输过程中的噪声干扰，对已调信号加上白噪声。 代码：

%noise_power

snr_lin=10^(snr/10);

noise_power=signal_power/snr_lin

%u_n(t)=u+n

u_n = awgn(u,snr); figure(3); subplot(211); plot(t,u_n);

title('u+n波形'); %u_n(f)

u_nf=fft(u_n); figure(3); subplot(212); plot(t,u_nf)

title('u+n频谱');

3、接收模块

在接受模块中，我们要完成两部分操作 （1）去除噪声

由于白噪声属于高频噪声，所以在这里，我们选择低通滤波器来去除噪声 代码：

%滤波前数据 t = 0:0.01:10;

f=5*sin(2*pi*20*t)+5*sin(2*pi*60*t); %滤波器设计

Fpass = 1; % Passband Frequency Fstop = 50; % Stopband Frequency Apass = 1; % Passband Ripple (dB) Astop = 60; % Stopband Attenuation (dB) Fs = 2000; % Sampling Frequency

h = fdesign.lowpass('fp,fst,ap,ast', Fpass, Fstop, Apass, Astop, Fs); Hd = design(h, 'equiripple', ... 'MinOrder', 'any', ... 'StopbandShape', 'flat');

%f2滤波后的数据 f2 = filter(Hd,f); %对比图

plot(t,f,'b',t,f2,'r');

（2）将原信号与载波分离，还原出原始信号 代码：

%示范课题 clear all; t0=0.15; ts=0.0001; fc=250;

a=1;%调制指数 snr=10;%SNR in db %m(t)

t=0:ts:2*t0/3;

t1=t0/3;%在t1处跳变 m1=stepfun(t,t1); m=-2*m1+1; figure(4);

subplot(311);

plot(t,m(1:length(t))) title('m(t)信号波形'); axis([0 2/3*t0 -1.5 1.5])

%c(t)

c=cos(2*pi*fc.*t); figure(4); subplot(312);

plot(t,c(1:length(t))) title('c(t)载波') axis([0 2/3*t0 -1.5 1.5])

五、总结

通过本次试验，我加深了对信号传输的过程的理解，知道了噪声在信号传输过程中对于信号的影响，以及信号源如何与载波调制成已调波，信号在传输过程中要进行调制的原因，噪声对信号的影响，可以通过低通滤波器消除白噪声对信

号影响，另外以前只知道分析信号要从时域转换到频率域，但不是非常清楚到底是什么原理，通过至此实验，我更加清楚的知道了为什么要进行FFT变换，去除噪声的原理。通过这次实验，以前学习的理论知识可以与实践相结合，加深了对以前理论知识的理解。 参考文献：

[1]、《通信原理教程》，樊昌信、曹丽娜，国防工业出版社，2006 [2]、《现代通信原理》，曹志刚，钱亚生，清华大学出版社，1992

[3]、《现代通信原理与技术》，张辉，曹丽，西安电子科技大学出版社，2005 [4]、《通信原理—基于Matlab的计算机仿真》，郭文彬，桑林，北京邮电大学出版社，2006

课程设计成绩评定表

学生姓名 专业班级 设计题目 基于Matlab的模拟通信系统——调相实现 指导教师评语及意见： 指导教师评阅成绩： 指导教师签字： 年 月 日